Ein Transformator besteht aus zwei Spulen, die um einen gemeinsamen magnetischen Kern gewickelt sind. In der Prim\u00e4rspule f\u00fchrt ein elektrischer Strom zur Erzeugung eines schwankenden Magnetfeldes, das anschlie\u00dfend einen Strom in der Sekund\u00e4rspule induziert. Das \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis erm\u00f6glicht die Definition der Spannungen, die durch beide Spulen flie\u00dfen, da beispielsweise 100 Windungen durch 1.000 Windungen flie\u00dfen und dies zu einer Erh\u00f6hung der Spannung von 230 V auf 2300 V f\u00fchrt.<\/p><\/blockquote>\n
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Das Prinzip: Gegenseitige Induktion<\/h2>\n
Bestehend aus zwei Spulen und einem Kern, kommen die beiden Komponenten nicht in irgendeine elektrische Flussinteraktion miteinander. Wenn der prim\u00e4re Teil der Spulen mit elektrischer Energie versorgt wird, flie\u00dft ein elektrischer Strom hindurch und erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Der im Schaltkreis verwendete Strom ist ein Wechselstrom, daher \u00e4ndert sich das erzeugte Feld kontinuierlich, was zu einer Verkn\u00fcpfung mit der zweiten Spule f\u00fchrt; dies f\u00fchrt dazu, dass eine elektrische Spannung \u00fcber letzterer erscheint.<\/p>\n
Es gibt drei Hauptregeln, die dem Arbeitsprinzip des Transformators zugrunde liegen:<\/p>\n
- \n
- Das Verh\u00e4ltnis der Wicklungen des Transformators bestimmt die Spannung. Vp\/Vs=Np\/Ns.<\/li>\n
- Doppelt so viele Wicklungen f\u00fchren zu doppelt so viel Spannung.<\/li>\n
- Energie wird erhalten. Es gibt ein Prinzip der Energieerhaltung. Die Energiezufuhr ist gleich der Energieabfuhr minus spezifische Verluste.<\/li>\n
- Der Widerstand wird durch das Quadrat des Verh\u00e4ltnisses der Wicklungen bestimmt. Der Transformator mit dem Verh\u00e4ltnis 10:1 erscheint als eine 100 Ohm Last f\u00fcr die Prim\u00e4rspule.<\/li>\n<\/ul>\n
Der Kern ist ein wichtiger Teil. Er besteht aus geschichtetem Elektrostahl, seine Ausrichtung ist so, dass das erzeugte Feld mit Hilfe dieses Materials reist, und das Schichten des Materials macht es unm\u00f6glich, geschlossene Schaltungen im Material zu bilden.<\/p>\n
Warum es nur bei Wechselstrom funktioniert<\/h2>\n
Um die Induktion zu initiieren, ist ein Fluss erforderlich, der variiert und sich mit der Zeit \u00e4ndert. Wenn Sie Gleichstrom verwenden, um Magnetfelder zu erzeugen, \u00e4ndert sich dieses Magnetfeld nicht mit der Zeit und erzeugt auch keine Spannung in einer Sekund\u00e4rspule. Dieses Ergebnis ist aufgrund der Eigenschaften des Stroms m\u00f6glich und nicht aufgrund des Designs des Transformators selbst. Dieses Ph\u00e4nomen kann praktisch auf zwei Arten genutzt werden.<\/p>\n
Zuerst arbeitet der Transformator mit Wechselstrom und funktioniert nicht mit Gleichstrom. Daher hat er die F\u00e4higkeit, eine Gleichstromquelle von einem Wechselstromsystem zu trennen. Zweitens erkl\u00e4rt es, warum der Transformator nicht f\u00fcr die DC-zu-DC-Umwandlung verwendet werden kann, da dieser Typ von Wandler elektronische Schaltungen verwendet, um Gleichstrom in Wechselstrom und umgekehrt umzuwandeln.<\/p>\n
Interessanterweise spielt die Frequenz selbst eine sehr wichtige Rolle. Zum Beispiel wird ein f\u00fcr 50 Hz ausgelegter Transformator bei 60 Hz nur dann ges\u00e4ttigt, wenn die Spannung proportional verringert wird. Ein 60 Hz Transformator, der bei 50 Hz Spannung verwendet wird, arbeitet im S\u00e4ttigungsmodus und erzeugt somit W\u00e4rme und Ger\u00e4usche.<\/p>\n
Was es in einem Stromsystem tut<\/h2>\n
Das Verst\u00e4ndnis des Zwecks eines Transformators wird erleichtert, indem man die elektrische Energie vom Erzeugungsort zur Steckdose verfolgt.<\/p>\n
Der Generator selbst erzeugt Strom von 11-25 kV, was eine wirtschaftlich tragf\u00e4hige Isolationskapazit\u00e4t des Generators darstellt. Daher ist eine Hochspannungs\u00fcbertragung der Energie erforderlich. Der Verlust, dem die \u00dcbertragung unterliegt, ist proportional zu I\u00b2R, daher wird durch die Erh\u00f6hung der Spannung um den Faktor 10 der Strom um denselben Faktor verringert und der Energieverlust um 100 reduziert. Daher macht die \u00dcbertragung aufgrund dieser Beziehung Sinn.<\/p>\n
Bei der Ankunft am Ziel sinkt die Hochspannung schrittweise: von 400 kV auf 110 kV auf 33 kV auf 11 kV und schlie\u00dflich auf 400\/230 V am Verteilungstransformator (dem Transformator, der die Stra\u00dfe oder das Geb\u00e4ude versorgt). Jeder Schritt ist ein Transformator und jeder Transformator wird verwendet, damit die Stufe wirtschaftlich aufgebaut werden kann.<\/p>\n
Daher kann der Zweck des Transformators in vier Funktionen unterteilt werden, die oft verwechselt werden:<\/p>\n
- \n
- Spannungsumwandlung f\u00fcr die \u00dcbertragung und f\u00fcr die sichere Nutzung<\/li>\n
- Stromumwandlung, die automatisch folgt und es erm\u00f6glicht, hohe Str\u00f6me bei niedriger Spannung zu \u00fcbertragen<\/li>\n
- Galvanische Isolation, sodass keine Seite des Transformator-Elements die gegen\u00fcberliegende Seite unter Spannung setzen kann und das Systemdesign unabh\u00e4ngig mit Erdung versorgt werden kann<\/li>\n
- Impedanzanpassung und Fehlerbegrenzung, da verf\u00fcgbare Daten darauf hinweisen, dass die Impedanz des Transformators absichtlich zum Schutz geschaffen wird.<\/li>\n<\/ul>\n
Der Unterschied zwischen den beiden Hauptfamilien in der Verteilung und welche ein Projekt spezifizieren sollte, wird in diesem Vergleich von Leistungs- und Verteilungstransformatoren dargelegt.<\/a>.<\/p>\n
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<\/p>\nWohin die Energie geht<\/h2>\n
Transformatoren sind praktisch nie verlustfrei, aber das Wissen um die Punkte, an denen diese Verluste auftreten, gibt einem erheblichen Einblick in ihr Verhalten.<\/p>\n
Kernverluste treten in zwei Formen auf. Erstens gibt es Hysterese (die magnetischen Bereiche kippen) und zweitens gibt es Wirbelstromverluste (die Str\u00f6me, die im Stahl zirkulieren). Diese Verluste treten auf, unabh\u00e4ngig davon, ob ein Transformator unter Spannung steht oder belastet ist, da sie inherent zu seiner Konstruktion geh\u00f6ren.<\/p>\n
Kupferverluste mit dem Widerstand der Wicklungen werden als I\u00b2R berechnet. Das bedeutet, dass bei halber Last dieser Verlust ein Viertel des Verlusts bei voller Last betr\u00e4gt.<\/p>\n
Da einer dieser Verluste konstant ist und der andere mit dem Quadrat der Last zunimmt, wird die optimale Effizienz eines Transformators bei der Last beobachtet, bei der die Verluste gleich sind. Wenn also ein Verlust mit der Last zunimmt, tut der andere dies nicht.<\/p>\n
Transformationsverluste sind w\u00e4hrend des gesamten Betriebs konstant; daher ist die Effizienz eines Transformators am besten, wenn sie gleich sind, was so konzipiert ist. Die Methoden werden in diesem Leitfaden beschrieben. zur Pr\u00fcfung eines Transformators<\/a>.<\/p>\n
Die Haupttypen und wof\u00fcr jeder ist<\/h2>\n
Die meisten der Angebote, die den K\u00e4ufer begleiten, stammen aus vier Familien von Transformatoren.<\/p>\n
Die \u00f6lgef\u00fcllten Verteilungstransformatoren sind diejenigen, die entweder auf Masten oder in Bodenmontagen installiert sind. Das \u00d6l wirkt sowohl als Isolierung als auch als K\u00fchlmittel, wodurch diese Transformatoren kompakt und kosteng\u00fcnstig f\u00fcr ihre Kapazit\u00e4tsbereiche von 25 kVA bis 2.500 kVA sind.<\/p>\n
Die Trockentransformatoren verwenden Luft und feste Isolierung anstelle von \u00d6l, das normalerweise aus gegossenem Epoxidharz besteht. Sie werden in Innenr\u00e4umen, in verschiedenen Konstruktionen, Tunneln, Krankenh\u00e4usern und Rechenzentren eingesetzt, wo die Brandgefahr von \u00d6l nicht toleriert werden kann. Obwohl Trockentransformatoren mehr kosten k\u00f6nnen als \u00f6lgef\u00fcllte bei gleicher Nennleistung, beseitigen sie eine Risikokategorie.<\/p>\n
Die Leistungstransformatoren sind die gro\u00dfen, die in den \u00dcbertragungsstationen verwendet werden, die f\u00fcr hohe Spannungen und Durchsatz sowie eine lange Lebensdauer ausgelegt sind und mit Lastabgriffen und K\u00fchlsystemen ausgestattet sind.<\/p>\n
Die verbleibenden spezialisierten Einheiten umfassen Instrumententransformatoren, die Strom und Spannung f\u00fcr Mess- oder Schutzzwecke transformieren, Isolationstransformatoren zur galvanischen Trennung, Autotransformatoren f\u00fcr die leichte Spannungs\u00e4nderung und K-bewertete oder harmonische Transformatoren f\u00fcr den Betrieb mit nichtlinearen Lasten.<\/p>\n
Der Innenbereich ist der, in dem die Wahl am h\u00e4ufigsten umstritten ist, und die Klassen, K\u00fchlcodes und Grenzen, die dar\u00fcber entscheiden, werden in dieser \u00dcbersicht behandelt. Trockenverteiltransformatoren<\/a>.<\/p>\n
Was es nicht tun kann<\/h2>\n
Es gibt drei Missverst\u00e4ndnisse, die zu echten Spezifikationsfehlern f\u00fchren.<\/p>\n
- \n
- Es erzeugt keine Energie. Ein Transformator erh\u00f6ht die Spannung von 230 V auf 2300 V, indem er den Strom in denselben Proportionen verringert. Jede Behauptung \u00fcber die F\u00e4higkeit eines Transformators, die Ausgangsleistung zu erh\u00f6hen, ist ein Hinweis auf einen Messfehler oder Betrug.<\/li>\n
- Es \u00e4ndert nicht die Frequenz. Der Eingang von 50 Hz ergibt einen Ausgang von 50 Hz. Um die Frequenz zu \u00e4ndern, ben\u00f6tigt man eine rotierende Maschine oder einen Leistungselektronik-Konverter.<\/li>\n
- Es bietet keine Leistungsfaktorkorrektur. Was der Transformator tut, ist, dass er seine eigene reaktive Nachfrage aus\u00fcbt, ohne die anderer zu korrigieren; die Leistungsfaktorkorrektur ist die Aufgabe eines Kondensators oder eines aktiven Filters.<\/li>\n<\/ul>\n
Es sch\u00fctzt auch nicht vor allem. Der Transformator begrenzt den Fehlerstrom durch seine Impedanz und ist in der Lage, die Erdungen zu trennen, aber er trennt nicht den Fehler, begrenzt nicht den \u00dcberschuss und regelt die Spannung nicht, es sei denn, er hat einen Abgriffschalter oder einen elektronischen Regler.<\/p>\n
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<\/p>\nWo Transformatoren in einer Umspannstation sitzen<\/h2>\n
Es k\u00f6nnte als Umspannwerk bezeichnet werden, da alle Ger\u00e4te dem alleinigen Zweck dienen, die Verbindung, den Schutz und die Messung des Transformators herzustellen, und das einlinige Diagramm der beste und schnellste Weg ist, um Einblick in die Installation zu erhalten.<\/p>\n
Der Stromkreis gelangt zu einem Trennschalter, dann durch einen Leistungsschalter und Stromwandler, bevor er in den Transformator eintritt. Das Gleiche gilt f\u00fcr den Ausgangsweg, der Spannungstransformatoren f\u00fcr die Messung, Schaltanlagen zum Schutz vor Impulsen und Erdungsschalter zur Erleichterung der Wartung anpasst. Jedes Bauteil existiert, weil der Transformator das nicht tun kann.<\/p>\n
Diese Anordnung und die dazugeh\u00f6rigen Nennwerte sind das, was ein elektrische Umspannwerkskomponenten<\/a> Die Spezifikation beschreibt tats\u00e4chlich, und es ist wert, sie zu lesen, bevor man einen Transformator allein kauft, da der Transformator selten das Element ist, das ein Projekt verz\u00f6gert.<\/p>\n
Was wir bauen<\/h2>\n
Das Unternehmen produziert \u00f6lgetauchte und trockene Transformatoren ab 25 kVA, einschlie\u00dflich Transformatoren mit Spannungsnennwerten von 11, 20 und 33 kV f\u00fcr die M\u00e4rkte in Asien, Afrika und dem Nahen Osten.<\/p>\n
Spezifikationen sind langweilig. Tats\u00e4chlich enthalten sie Daten wie die Art des Kerns, die Art des Drahts und der Verbindung, den Spannungsbereich und das Ausma\u00df der Verluste, jedoch keine Garantien daf\u00fcr. All das wird in das Angebot geschrieben, anstatt angenommen zu werden, was unser \u00f6lgetauchtes Verteilungsangebot<\/a> darauf basiert.<\/p>\n
In F\u00e4llen, in denen spezifische Verlustwerte f\u00fcr ein Projekt erforderlich sind, um bestimmte Effizienzvorschriften zu erf\u00fcllen, muss das Wicklungsdesign und die Kernqualit\u00e4t so ausgew\u00e4hlt werden, dass diese Werte um einen komfortablen Spielraum \u00fcberschritten werden, da ein Transformator, der sein Ziel erreicht, einen Verlust von 0,5% auf dem Pr\u00fcfstand zu erzielen, keine Garantie daf\u00fcr gibt, dass er innerhalb dieses Spielraums \u00fcber drei\u00dfig Jahre bleibt.<\/p>\n
FAQ<\/h2>\n
K\u00f6nnen Sie erkl\u00e4ren, wie ein Transformator einfach funktioniert?<\/h3>\n
Es gibt zwei Drahtwicklungen, die einen Stahlkern haben, aber voneinander getrennt sind. Die erste Wicklung hat Wechselstrom, der durch sie flie\u00dft und ein variables Magnetfeld erzeugt, w\u00e4hrend die zweite Wicklung dieses variable Feld wieder in Strom umwandelt. Eine gr\u00f6\u00dfere Anzahl von Windungen an der zweiten Wicklung erh\u00f6ht die Menge des erzeugten Stroms, w\u00e4hrend eine kleinere Anzahl von Windungen den gegenteiligen Effekt hat.<\/p>\n
Braucht jedes Haus einen Transformator?<\/h3>\n
Kein einzelner Transformator f\u00fcr jedes Haus, sozusagen. Der Transformator, der ein Zuhause versorgt, versorgt in der Regel eine Stra\u00dfe oder ein ganzes Geb\u00e4ude. Es handelt sich um einen mastmontierten oder bodenmontierten Transformator, der 11 kV oder 33 kV in 400\/230 V umwandelt. Das Zuhause ben\u00f6tigt einen Transformator, der nur f\u00fcr F\u00e4lle vorgesehen ist, in denen die eingehende Stromleitung eine andere Spannung liefert, wenn es eine erhebliche Last gibt, die einen separaten Transformator erfordert, oder wenn Sicherheits- und L\u00e4rmbedenken eine Isolation erfordern.<\/p>\n
Was k\u00f6nnte einen Transformator durchbrennen?<\/h3>\n
H\u00e4ufige Belastung, ein Kurzschluss auf der Sekund\u00e4rseite, Verlust der K\u00fchlung, niedriger \u00d6lstand im Ger\u00e4t, Feuchtigkeit in der Isolierung und ein Blitz\u00fcberschlag, der die Wicklung erreicht. In der Praxis ist die Reihenfolge in der Regel die gleiche: \u00dcberlastung oder K\u00fchlproblem, das zuerst auftritt, gefolgt von einem Isolationsdurchbruch. Dies umfasst die Ma\u00dfnahmen, die von den Schutzvorrichtungen ergriffen werden, um den Durchbruch zu verhindern.<\/p>\n
Was ist die 80%-Regel f\u00fcr Transformatoren?<\/h3>\n
Es ist die Praxis des Designs, nicht die Anforderung des Codes: einen Transformator bei 80% seiner Nennleistung zu betreiben, erm\u00f6glicht Spielraum f\u00fcr die Ber\u00fccksichtigung der Umgebungstemperatur, Harmonischen, tempor\u00e4ren \u00dcberlastungen und zuk\u00fcnftigen Entwicklungen, die genau im besten Effizienzbereich landen. Die entsprechenden Regelungen des Codes sind ganz anders: das \u00dcberstromschutzger\u00e4t im Prim\u00e4rkreis ist typischerweise auf 125% des Nennstroms des Prim\u00e4rkreises eingestellt; es geht um den Schutz des Transformators und nicht um seine Belastung.<\/p>\n
Referenzen<\/h2>\n
- \n
- Ormazabal \u2014 Wie ein elektrischer Transformator funktioniert<\/a><\/li>\n
- ABB \u2014 Transformatorentechnologie und Anwendungen<\/a><\/li>\n
- Siemens Energy \u2014 Energie- und Verteilungstransformatoren<\/a><\/li>\n
- Hitachi Energy \u2014 Grundlagen von Transformatoren und Netz Anwendungen<\/a><\/li>\n
- Nynas \u2014 Transformatoren\u00f6l und Isolationsleistung<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
Fazit<\/h2>\n
Zwei Spulen zusammen mit einem Kern bilden einen magnetischen Kreis, und dort beginnt der Transformator. Alle anderen Ger\u00e4te und ingenieurtechnischen Herausforderungen helfen, diese Technologie am Laufen zu halten.<\/p>\n
Informieren Sie uns \u00fcber das Spannungsverh\u00e4ltnis, das Sie suchen, die Nennleistung zusammen mit der Anwendung und dem Verlustniveau, damit unsere Spezialisten das notwendige Transformator-Design mit K\u00fchlung und Impedanz ausw\u00e4hlen k\u00f6nnen, um Ihren Anforderungen gerecht zu werden.<\/p>\n
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It appears that transformers are capable of doing what should be impossible, as they adjust voltage without having any moving components and without an interference factor. The process of doing this involves preventing the two circuits from being connected, yet insisting that both circuits operate within the same magnetic field. This simple configuration is the […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":11817,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-11816","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog"],"blocksy_meta":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11816","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11816"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11816\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11821,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11816\/revisions\/11821"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11817"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11816"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=11816"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=11816"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
- ABB \u2014 Transformatorentechnologie und Anwendungen<\/a><\/li>\n
- Ormazabal \u2014 Wie ein elektrischer Transformator funktioniert<\/a><\/li>\n